真空管基本知识

真空管基本知识

真空管----太阳能热水器的“心脏”

真空管的“心脏”----选择性吸收涂层

⒈什么是真空管?真空管在太阳能热水器中有什么重要性?

真空管,全名叫真空太阳集热管,包括全玻璃真空太阳集热管和玻璃-金属真空太阳集热管.我们这里讲的真空管指的是全玻璃真空太阳集热管.目前真空管主要用于太阳能热水器.

真空管是太阳能热水器产生热水的能量之源,也是太阳能热水器的核心技术所在,是太阳能热水器的关键部件,就象人的心脏一样.所以真空管被称作是太阳能热水器的“心脏”.真空管在太阳能热水器中所起的作用,就象发动机在汽车中的作用一样重要.(由此也可以看出谁掌握了最先进的真空管技术,谁就能制造出性能最优良的太阳能热水器.)

⒉真空管由哪几部分构成?各部分的基本功能是怎样的?

真空管为全玻璃同轴双层圆管结构,主要由三大部分构成:外玻璃管(外管)、真空夹成和内玻璃管(内管).内管用于容水,内管外壁的黑色部分是选择性吸收涂层,即膜层,是真空管进行光热转换的介质.太阳光线经外管照射到膜层,膜层通过吸收太阳光线中的可见光和近红外线来集聚能量,并将光能转化为热能使管内的水温不断升高.外管与内管之间是真空夹层,其作用在于减少热损失起到保温作用,从而大大提高集热效率.

不锈钢弹簧卡子,既用来支撑内管自由端又可固定吸气剂.吸气剂,

是指在真空管底部与弹簧卡子相连的不锈钢环上所附着的钡铝镍成份,用于蒸散、吸收夹层内排气后的残余空气,以进一步提高真空度.

真空管尾部约50MM的银白色部分是消气镜面也叫吸气膜.它是吸气剂在800℃以上高温状态下蒸散得到的.消气镜面的作用是为了吸收真空夹层内残余的空气以进一步提高真空度.太阳能在使用中,如果真空管的消气镜面消失,说明真空夹层内进入了大量空气,真空管就不能正常工作了.

⒊真空管的集热原理是什么?

真空管的集热原理是靠内管外壁上的选择性吸收涂层吸收波长为0·3～1·3um的太阳光线(主要是可见光和红外线)来积聚光能,从而将光能转化为热能,并由真空夹层保温隔热,降低热损失.

由此看来,选择性吸收涂层对于真空管非常重要.真空管的优劣就主要体现在选择性吸收涂层的优劣上.吸收比越高、发射比越低的选择性吸收涂层,说明真空管的性能越好.

选择性吸收涂层:在太阳光谱范围内,具有较高的太阳吸收比和较低的发射比的涂层表面,就是太阳选择性吸收涂层,或叫表面,也叫膜系,又称为黑镜或黑膜.理想的吸收表面应当是黑色的,但黑色并不一定表示吸收表面的热性能最好,实际的吸收表面往往是黑里偏蓝或偏黄、偏紫.

选择性吸收:指有选择性地吸收太阳光谱中能量较强的可见光和近红外线部分.

吸收比:指选择性吸收涂层能吸收太阳光能的多少.

发射比:指选择性吸收涂层未能吸收而发射出去的热辐射的多少?

⒋选择性吸收涂层主要有哪两种类型?它在真空管中有什么重要性?

选择性吸收涂层主要有渐变选择性吸收涂层和干涉-吸收型选择性吸收涂层两种,即渐变膜和干涉膜:

A、渐变膜,是目前大多数厂家所采用的一种普通膜.

B、干涉膜,是当前全球技术水平最高,吸收效率最好的真空管

膜系.

选择性吸收涂层是真空管的能量之源,选择性吸收涂层的优劣,直接决定着真空管质量的高低.

⒌简述真空管的工艺流程,镀膜工艺

真空管制造工艺主要包括六大工序----

A、灯工:(对内、外管的加工)切齐→圆底→接排气管→退火去应

力→检漏

B、清洗:用纯净水离子清醒洗完后,在烘干炉内烘干.

C、镀膜:一般采用磁控溅射工艺,通过辉光放电(一种物理现象),

使带正电的气体离子轰击金属靶,溅射出金属原子和原子团,并在内外管表面沉积成膜层.镀膜技术和工艺,直接决定着真空管的质量.

溅射:在镀膜时,用气体正离子轰击金属靶,从金属靶表面飞溅出原子、原子团的现象,就是溅射.

靶:能溅射出原子和原子团的柱状金属体.

D、封口:在高温状态下将内外管环形焊接起来.

E、排气:在420℃高温下将夹层内空气,经40分钟的时间抽成真

空,并封离排气管.

F、蒸散吸气剂:为进一步提高真空度,使吸气剂在高温状态下蒸

散,形成消气镜面.

⒍真空管的发展历程

A、长度:由最初的1·2米发展到现在的1·5～2·1米.在相同的

光照条件下,同等容量的太阳能热水器,真空管长度越长,所需要的支数越少,真空管的整体热损就越少,那么相同集热面积内的得热量就越高.

B、膜系:目前的膜系主要有两种,单靶渐变膜和单、双、三靶干涉

膜.前者溅射系统构造简单, 靶材料利用率高,但集热效率低;后者集热效率高,但溅射系统构造复杂,靶材料利用率低.

多数厂家考虑到利润问题,也苦于掌握不了先进的干涉镀膜技术,(况且干涉镀膜工艺复杂,工艺控制要求非常严格.)因此只能采用成本低、但集热效率也低的单靶渐变技术.(单靶指铝靶,双靶指铝靶和铜靶,三靶指铝靶、铜靶和不锈钢靶.)

7.选购时,怎样辨别真空管的优劣:

消费者在选购太阳能热水器时,辨别真空管质量优劣,主要是看外观.优质真空管应当是:

A.表面光滑干净,没有斑点,而且没有划痕或划痕少(划痕太多,会影

响集热效率和美观);

B.膜层应当是蓝黑色或黑色,整体色差小.但黑色并不一定表明真空

管质量好,因为有的厂家为掩盖杂色,往往把膜层做成纯黑色.况且黑色也有可能发射率高,在高温状态下,发射率会大大增加.实际上,真空管在颜色上存在一定的误差,是不可避免的,这并不影响真空管的集热效率.

C.消气镜面完整光亮;

用肉眼看，三靶管(又称高效管)内管颜色为暗红色,表明它的金属底层是铜, 管口无膜区小于1·5CM, 往管内看时显示圈数多而深,这种真空管在400℃高温状态下，膜层不脱落、不变色、不老化，不怕空晒，抗衰减，寿命更长；耐低温，-30℃照常出热水.

而单靶管管口无膜区约三到四公分,内管颜色为银灰色.

优质真空管一般使用15年以上,直接关系到太阳能热水器的整体寿命.因而真空管得认真挑选,应是选购太阳能热水器的核心问题,在现在多数厂家技术水平还不太高的情况下,消费者更应仔细鉴别.